碳納米管傳感器的熱-機械可靠性與退化機理研究.pdf

1、碳納米管可以看成是由層狀結(jié)構(gòu)的石墨片卷曲而來，由于不同的卷曲方向和角度，其結(jié)構(gòu)和直徑也各不相同。碳納米管由于其獨特的機械電子和化學(xué)性能，已成為近年來研究的一個研究熱點，并在場效應(yīng)管、納米器件、復(fù)合增強材料、電池、儲氫材料尤其是傳感器等眾多場合取得了廣泛得應(yīng)用。高強度碳納米管（約鋼的100倍并且質(zhì)量只有鋼1/6）的特性使得它可以作為超高強度纖維。同時，也可以提高其他材料的性能，如纖維、金屬、陶瓷等。碳納米管可以說是復(fù)合材料各項性能優(yōu)化的最

2、佳選擇，因此對復(fù)合材料的制造來說，其應(yīng)用前景可見一斑。其獨特的導(dǎo)電性、優(yōu)異的生物親和性、良好的吸附能力使碳納米管在傳感器的檢測中扮演了不可或缺的角色。因此，本文對碳納米管的電子特性、結(jié)構(gòu)及其機械力學(xué)性能展開了研究，探究其熱-機械可靠性與退化機理。本文運用了量子力學(xué)方法(基于第一性原理的密度泛函理論)并結(jié)合了分子動力學(xué)，利用Materials Studio軟件包來對本文工作展開計算。
　　基于碳納米管傳感器的工作環(huán)境，本文對碳納米管

3、在不同環(huán)境下的電子特性進行了探究。本文首先計算了(9,0)和(9,9)單壁碳納米管的能帶結(jié)構(gòu)及其態(tài)密度。其次，在一般碳納米管的工作范圍內(nèi)，即253K-373K，本文分別計算了他們的溫度導(dǎo)電特性。而至于濕度方面，本文分別計算了水分子吸附對碳納米管電子性能的影響，分為在(9,9)單壁碳納米管外壁與內(nèi)壁這兩種情況。
　　由于碳納米管修飾的必要性，本文也對改性碳納米管的溫度導(dǎo)電特性進行了探究。另外，本文還談?wù)摿斯倌軋F修飾的數(shù)量對改性碳納米